ZnO yarıiletken yapıların üretilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada kimyasal banyo depolama (CBD) metodu ile standart mikroskop lamları üzerine ZnO nano yapılar elde edilmiş, film büyütme parametrelerinden molarite ve sıcaklık ile üretim sonrası tavlama işleminin üretilen filmlerin morfolojisi, kristalografik yapısı ve elektriksel özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır.Reaksiyon sıcaklığının etkisinin araştırılması amacıyla, 0.1 M Zn(NO3)2.6H2O bileşiği içeren 3 ayrı çözeltiden sırasıyla 75, 85 ve 95 oC reaksiyon sıcaklıklarında 3 ayrı film üretilmiştir. Çözeltideki çinko iyon kaynağı molaritesinin film oluşumu ve yapısı üzerine etkisini incelemek amacıyla sırasıyla 0.025, 0.05 ve 0.1 M'lık üç ayrı Zn(NO3)2.6H2O çözeltisinden 3 ayrı film hazırlanmıştır. Molarite ve reaksiyon sıcaklığının etkisinin incelenmesi aşamalarında üretilen numunelerin morfolojik ve elektriksel özellikleri üzerine tavlamanın etkisini incelemek amacıyla numuneler 350 oC sıcaklıkta 2 saat süreyle ısıl işleme tabi tutulmuşlardır.Elde edilen filmlerin çeşitli parametrelerin değişimine bağlı olarak morfolojik, kristalografik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi amacıyla SEM görüntüleri alınmış, XRD desenleri çıkarılmış ve sıcaklığa bağlı özdirenç ölçümleri yapılmıştır.SEM görüntülerinden, elde edilen filmlerin altlık üzerine hemen hemen dik, c eksen yönelimli nanoçubuklardan meydana geldiği ve tavlama sonrası boyutlarında küçülme meydana geldiği tespit edilmiştir.X-ışını difraksiyon analizleri sonucunda elde edilen tüm filmlerin hegzagonal wurtzite yapıda ve (002) tercihli yönelime sahip olduğu görülmüştür.Sıcaklığa bağlı özdirenç ölçümlerinden üretilen yapıların özdirenç değerlerinin 102-103 ?cm aralığında değiştiği ve sıcaklığın artmasıyla bu özdirenç değerlerinin azaldığı tespit edilmiştir.

In this study, nanostructured ZnO thin films were obtained on standard microscope glass slides by the chemical bath deposition (CBD) method. The effects of molarity, reaction temperature and annealing process on morphology, crystallographic structure and electrical properties of obtained films were investigated.To investigate the effects of reaction temperatures, three different films were obtained at 75, 85 and 95 oC reaction temperatures using 0.1 M Zn(NO3)2.6H2O as metal ion source. To see how the molarity of metal ion source affects the film formation mechanism, three different films were also obtained by using 0.025, 0.05 and 0.1 M Zn(NO3)2.6H2O solutions. To investigate the effects of annealing on morphology, crystallographic structure and electrical properties of obtained films, after deposition all films annealed at 623 K for 2 hours.The changes in morphological, structural and electrical properties were studied by means of X-Ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses and temperature depended resistivity measurements.Well-defined nanorods almost perpendicular to substrate surface, which were significantly compressed in size after an annealing process, have been detected through SEM micrographs.From the X-ray measurement results, it can be seen that all obtained films exhibit good crystallinity with the hegzagonal wurtzite crystalline structure and the preferential orientation along (002) plane.From the temperature depended electrical resistivity measurements, all obtained films have semiconducting nature with room temperature resistivity on interval of 102-103 ?cm.